Nota di l'editore: Pharmaceutical Online hè cuntentu di prisentà questu articulu in quattru parti nantu à a saldatura orbitale di e tubazioni di bioprocessu da l'esperta di l'industria Barbara Henon di Arc Machines. Questu articulu hè adattatu da a presentazione di a Dr. Henon à a cunferenza ASME à a fine di l'annu scorsu.
Impedisce a perdita di resistenza à a corrosione. L'acqua di alta purezza cum'è DI o WFI hè un incisore assai aggressivu per l'acciaio inox. Inoltre, u WFI di qualità farmaceutica hè ciclatu à alta temperatura (80 ° C) per mantene a sterilità. Ci hè una differenza sottile trà abbassà a temperatura abbastanza per sustene l'organismi viventi letali per u pruduttu è aumentà a temperatura abbastanza per prumove a produzzione di "rouge". U rouge hè una pellicola marrone di cumpusizione variabile causata da a corrosione di i cumpunenti di u sistema di tubazioni in acciaio inox. A sporcizia è l'ossidi di ferru ponu esse i cumpunenti principali, ma ponu ancu esse presenti varie forme di ferru, cromu è nichel. A presenza di rouge hè letale per certi prudutti è a so presenza pò purtà à ulteriore corrosione, ancu se a so presenza in altri sistemi pare esse abbastanza benigna.
A saldatura pò influenzà negativamente a resistenza à a corrosione. U culore caldu hè u risultatu di u materiale ossidante depositatu nantu à e saldature è e zone periculose durante a saldatura, hè particularmente dannosu, è hè assuciatu à a furmazione di rossu in i sistemi d'acqua farmaceutici. A furmazione di ossidu di cromu pò causà una tinta calda, lascendu daretu un stratu impoveritu di cromu chì hè suscettibile à a corrosione. U culore caldu pò esse eliminatu per decapaggio è macinazione, eliminendu u metallu da a superficia, cumpresu u stratu impoveritu di cromu sottostante, è restaurendu a resistenza à a corrosione à livelli vicini à i livelli di metalli di basa. Tuttavia, u decapaggio è a macinazione sò dannosi per a finitura superficiale. A passivazione di u sistema di tubazioni cù acidu nitricu o formulazioni di agenti chelanti hè fatta per superà l'effetti avversi di a saldatura è di a fabricazione prima chì u sistema di tubazioni sia messu in serviziu. L'analisi di l'elettroni Auger hà dimustratu chì a passivazione di chelazione puderia restaurà i cambiamenti superficiali in a distribuzione di ossigenu, cromu, ferru, nichel è manganese chì si sò verificati in a saldatura è in a zona affettata da u calore à u statu pre-saldatura. Tuttavia, a passivazione affetta solu u stratu superficiale esternu è ùn penetra micca sottu à 50 angstrom, mentre chì a culurazione termica pò estende 1000 angstrom o più sottu à a superficia.
Dunque, per installà sistemi di tubazioni resistenti à a currusione vicinu à substrati non saldati, hè impurtante pruvà à limità i danni indotti da a saldatura è a fabricazione à livelli chì ponu esse sustanzialmente recuperati da a passivazione. Questu richiede l'usu di un gas di purga cù un cuntenutu minimu di ossigenu è a consegna à u diametru internu di u giuntu saldatu senza contaminazione da ossigenu atmosfericu o umidità. U cuntrollu precisu di l'apportu di calore è a prevenzione di u surriscaldamentu durante a saldatura hè ancu impurtante per prevene a perdita di resistenza à a currusione. U cuntrollu di u prucessu di fabricazione per ottene saldature di alta qualità ripetibili è consistenti, è ancu a manipulazione attenta di tubi è cumpunenti in acciaio inox durante a fabricazione per prevene a contaminazione, sò requisiti essenziali per un sistema di tubazioni di alta qualità chì resiste à a currusione è furnisce un serviziu pruduttivu à longu andà.
I materiali utilizati in i sistemi di tubazioni in acciaio inox biofarmaceuticu di alta purezza anu subitu una evoluzione versu una migliore resistenza à a corrosione in l'ultima dicada. A maiò parte di l'acciaio inox utilizatu prima di u 1980 era l'acciaio inox 304 perchè era relativamente economicu è una migliurazione rispetto à u rame utilizatu prima. In fatti, l'acciaio inox di a serie 300 sò relativamente facili da machinà, ponu esse saldati per fusione senza una perdita eccessiva di a so resistenza à a corrosione è ùn necessitanu micca trattamenti speciali di preriscaldamentu è post-termu.
Recentemente, l'usu di l'acciaio inox 316 in applicazioni di tubazioni di alta purezza hè statu in crescita. U tipu 316 hè simile in cumpusizione à u tipu 304, ma in più di l'elementi di lega di cromu è nichelu cumuni à tramindui, u 316 cuntene circa u 2% di molibdenu, chì migliora significativamente a resistenza à a corrosione di u 316. I tipi 304L è 316L, chjamati gradi "L", anu un cuntenutu di carbone più bassu cà i gradi standard (0,035% vs. 0,08%). Questa riduzione di u cuntenutu di carbone hè destinata à riduce a quantità di precipitazione di carburi chì pò accade per via di a saldatura. Questa hè a furmazione di carburi di cromu, chì impoverisce i limiti di i grani di u metallu di basa di cromu, rendendulu suscettibile à a corrosione. A furmazione di carburi di cromu, chjamata "sensibilizazione", dipende da u tempu è da a temperatura è hè un prublema più grande quandu si salda à manu. Avemu dimustratu chì a saldatura orbitale di l'acciaio inox super-austeniticu AL-6XN furnisce saldature più resistenti à a corrosione cà saldature simili fatte à manu. Questu hè perchè a saldatura orbitale furnisce un cuntrollu precisu di amperaggio, pulsazione è timing, risultendu in un input di calore più bassu è più uniforme chè a saldatura manuale. A saldatura orbitale in cumbinazione cù i gradi "L" 304 è 316 elimina virtualmente a precipitazione di carburi cum'è fattore in u sviluppu di a corrosione in i sistemi di tubazioni.
Variazione di l'acciaio inox da calore à calore. Ancu s'è i parametri di saldatura è altri fattori ponu esse mantenuti in tolleranze abbastanza strette, ci sò sempre differenze in l'apportu di calore necessariu per saldà l'acciaio inox da calore à calore. Un numeru di calore hè u numeru di lottu assignatu à una fusione specifica di l'acciaio inox in fabbrica. A cumpusizione chimica esatta di ogni lottu hè registrata in u Rapportu di Test di Fabbrica (MTR) inseme cù l'identificazione di u lottu o u numeru di calore. U ferru puru fonde à 1538 ° C (2800 ° F), mentre chì i metalli legati fondenu in un intervallu di temperature, secondu u tipu è a cuncentrazione di ogni lega o elementu traccia presente. Siccomu nisun dui calori di acciaio inox cuntenenu esattamente a stessa cuncentrazione di ogni elementu, e caratteristiche di saldatura varieranu da fornu à fornu.
U SEM di saldature orbitali di tubi 316L nantu à tubi AOD (in cima) è materiale EBR (in fondu) hà mostratu una differenza significativa in a levigatezza di u cordone di saldatura.
Mentre una sola prucedura di saldatura pò funziunà per a maiò parte di i riscaldamenti cù un diametru esterno è un spessore di parete simili, alcuni riscaldamenti richiedenu menu amperaggio è altri richiedenu un amperaggio più altu di quellu tipicu. Per questa ragione, u riscaldamentu di diversi materiali in u situ di travagliu deve esse tracciatu attentamente per evità potenziali prublemi. Spessu, u novu riscaldamentu richiede solu un picculu cambiamentu di amperaggio per ottene una prucedura di saldatura soddisfacente.
Prublema di zolfu. U zolfu elementale hè una impurità ligata à u minerale di ferru chì hè largamente eliminata durante u prucessu di fabricazione di l'acciaiu. L'acciai inox AISI Type 304 è 316 sò specificati cù un cuntenutu massimu di zolfu di 0,030%. Cù u sviluppu di i prucessi muderni di raffinazione di l'acciaiu, cum'è a Decarburazione di l'Ossigenu Argon (AOD) è e pratiche di fusione à doppia immersione cum'è a fusione per induzione à immersione seguita da a rifusione à l'arcu à immersione (VIM + VAR), hè diventatu pussibule pruduce acciai chì sò assai speciali in i seguenti modi. a so cumpusizione chimica. Hè statu nutatu chì e proprietà di u bagnu di saldatura cambianu quandu u cuntenutu di zolfu di l'acciaiu hè inferiore à circa 0,008%. Questu hè duvutu à l'effettu di u zolfu è in una misura minore di altri elementi nantu à u coefficientu di temperatura di a tensione superficiale di u bagnu di saldatura, chì determina e caratteristiche di flussu di u bagnu di liquidu.
À cuncentrazioni di zolfu assai basse (0,001% - 0,003%), a penetrazione di u pozzu di saldatura diventa assai larga paragunata à saldature simili fatte nantu à materiali à cuntenutu mediu di zolfu. E saldature fatte nantu à tubi d'acciaio inox à bassu zolfu averanu saldature più larghe, mentre chì nantu à tubi à parete più spessa (0,065 pollici, o 1,66 mm o più) ci serà una maggiore tendenza à fà saldature Saldatura à rientranza. Quandu a corrente di saldatura hè sufficiente per pruduce una saldatura cumpletamente penetrata. Questu rende i materiali cù un cuntenutu di zolfu assai bassu più difficiuli da saldà, in particulare cù pareti più spesse. À l'estremità più alta di a cuncentrazione di zolfu in acciaio inox 304 o 316, u cordone di saldatura tende à esse menu fluidu in aspettu è più ruvidu di i materiali à cuntenutu mediu di zolfu. Dunque, per a saldabilità, u cuntenutu ideale di zolfu seria in l'intervallu di circa 0,005% à 0,017%, cum'è specificatu in ASTM A270 S2 per i tubi di qualità farmaceutica.
I pruduttori di tubi d'acciaiu inox elettrolucidati anu nutatu chì ancu livelli moderati di zolfu in l'acciaiu inox 316 o 316L rendenu difficiule di risponde à i bisogni di i so clienti di semiconduttori è biofarmaceutici per superfici interne lisce è senza buche. L'usu di a microscopia elettronica à scansione per verificà a levigatezza di a finitura di a superficia di u tubu hè sempre più cumunu. Hè statu dimustratu chì u zolfu in i metalli di basa forma inclusioni non metalliche o "stringer" di sulfuru di manganese (MnS) chì sò rimossi durante l'elettrolucidatura è lascianu vuoti in a gamma di 0,25-1,0 micron.
I pruduttori è i furnitori di tubi elettrolucidati stanu spinghjendu u mercatu versu l'usu di materiali à bassu cuntenutu di zolfu per risponde à i so requisiti di finitura superficiale. Tuttavia, u prublema ùn hè micca limitatu à i tubi elettrolucidati, postu chì in i tubi micca elettrolucidati l'inclusioni sò eliminate durante a passivazione di u sistema di tubazioni. Hè statu dimustratu chì i vuoti sò più propensi à a vaiolatura chè e superfici lisce. Dunque, ci sò alcune ragioni valide per a tendenza versu materiali à bassu cuntenutu di zolfu è "più puliti".
Deflessione di l'arcu. Oltre à migliurà a saldabilità di l'acciaio inox, a presenza di qualchì zolfu migliora ancu a machinabilità. Di cunsiguenza, i pruduttori è i fabricatori tendenu à sceglie materiali à l'estremità superiore di a gamma di cuntenutu di zolfu specificata. A saldatura di tubi cù concentrazioni di zolfu assai basse à raccordi, valvole o altri tubi cù un cuntenutu di zolfu più altu pò creà prublemi di saldatura perchè l'arcu serà sbilanciatu versu i tubi cù un bassu cuntenutu di zolfu. Quandu si verifica a deflessione di l'arcu, a penetrazione diventa più profonda da u latu à bassu cuntenutu di zolfu chè da u latu à altu cuntenutu di zolfu, chì hè u cuntrariu di ciò chì accade quandu si saldanu tubi cù concentrazioni di zolfu currispondenti. In casi estremi, u cordone di saldatura pò penetrà cumpletamente u materiale à bassu cuntenutu di zolfu è lascià l'internu di a saldatura cumpletamente senza fusione (Fihey è Simeneau, 1982). Per abbinà u cuntenutu di zolfu di i raccordi à u cuntenutu di zolfu di u tubu, a Carpenter Steel Division di Car-penter Technology Corporation di Pennsylvania hà introduttu un stock di 316 bar à bassu cuntenutu di zolfu (0,005% max) (Tipu 316L-SCQ) (VIM + VAR)) per a fabricazione di raccordi è altri cumpunenti destinati à esse saldati à tubi à bassu cuntenutu di zolfu. A saldatura di dui materiali à bassu cuntenutu di zolfu trà di elli hè assai più faciule chè a saldatura di un materiale à bassu cuntenutu di zolfu à un materiale à più altu cuntenutu di zolfu.
U cambiamentu à l'usu di tubi à bassu cuntenutu di zolfu hè in gran parte duvutu à a necessità di ottene superfici interne di tubi elettrolucidati lisci. Mentre a finitura superficiale è l'elettrolucidatura sò impurtanti sia per l'industria di i semiconduttori sia per l'industria biotecnologica/farmaceutica, SEMI, quandu hà scrittu a specificazione di l'industria di i semiconduttori, hà specificatu chì i tubi 316L per e linee di gas di prucessu devenu avè un tappu di zolfu di 0,004% per prestazioni ottimali. L'ASTM, invece, hà mudificatu a so specificazione ASTM 270 per include tubi di qualità farmaceutica chì limitanu u cuntenutu di zolfu à un intervallu da 0,005 à 0,017%. Questu duveria risultà in menu difficultà di saldatura paragunatu à i zolfi di gamma inferiore. Tuttavia, si deve nutà chì ancu in questu intervallu limitatu, a deflessione di l'arcu pò ancu accade quandu si saldanu tubi à bassu cuntenutu di zolfu à tubi o raccordi à altu cuntenutu di zolfu, è l'installatori devenu seguità attentamente u riscaldamentu di u materiale è verificà prima di a fabricazione a compatibilità di a saldatura trà u riscaldamentu. Pruduzzione di saldature.
altri elementi traccia. L'elementi traccia cumpresi u zolfu, l'ossigenu, l'aluminiu, u siliciu è u manganese sò stati trovati per influenzà a penetrazione. Tracce d'aluminiu, siliciu, calciu, titaniu è cromu prisenti in u metallu di basa cum'è inclusioni d'ossidu sò assuciati à a furmazione di scoria durante a saldatura.
L'effetti di i vari elementi sò cumulativi, dunque a presenza di l'ossigenu pò cumpensà alcuni di l'effetti di u bassu cuntenutu di zolfu. Livelli elevati d'aluminiu ponu cuntrastà l'effettu pusitivu nantu à a penetrazione di u zolfu. U manganese si volatilizza à a temperatura di saldatura è si deposita in a zona affettata da u calore di saldatura. Quessi depositi di manganese sò assuciati à a perdita di resistenza à a corrosione (vede Cohen, 1997). L'industria di i semiconduttori sperimenta attualmente materiali 316L à bassu cuntenutu di manganese è ancu à bassu cuntenutu di manganese per impedisce sta perdita di resistenza à a corrosione.
Formazione di scoria. L'isule di scoria appariscenu à volte nantu à u cordone d'acciaio inox per certi riscaldamenti. Questu hè intrinsecamente un prublema di materiale, ma qualchì volta i cambiamenti in i parametri di saldatura ponu minimizà questu, o i cambiamenti in a mistura argon/idrogenu ponu migliurà a saldatura. Pollard hà trovu chì u rapportu trà l'aluminiu è u siliciu in u metallu di basa influenza a furmazione di scoria. Per impedisce a furmazione di scoria di tipu placca indesiderata, ricumanda di mantene u cuntenutu d'aluminiu à 0,010% è u cuntenutu di siliciu à 0,5%. Tuttavia, quandu u rapportu Al/Si hè sopra à questu livellu, si pò furmà scoria sferica invece di u tipu placca. Stu tipu di scoria pò lascià fosse dopu l'elettrolucidatura, ciò chì hè inaccettabile per l'applicazioni di alta purezza. L'isule di scoria chì si formanu nantu à l'OD di a saldatura ponu causà una penetrazione irregulare di u passu ID è ponu risultà in una penetrazione insufficiente. L'isule di scoria chì si formanu nantu à u cordone di saldatura ID ponu esse suscettibili à a currusione.
Saldatura à un passu cù pulsazione. A saldatura orbitale automatica standard di tubi hè una saldatura à un passu cù corrente pulsata è rotazione cuntinua à velocità costante. Questa tecnica hè adatta per tubi cù diametri esterni da 1/8″ à circa 7″ è spessori di parete di 0,083″ è inferiori. Dopu una pre-purga temporizzata, si verifica l'arcu. A penetrazione di a parete di u tubu hè realizata durante un ritardu temporizatu in u quale l'arcu hè presente ma ùn si verifica alcuna rotazione. Dopu questu ritardu rotazionale, l'elettrodu gira intornu à u giuntu di saldatura finu à chì a saldatura si unisce o si sovrappone à a parte iniziale di a saldatura durante l'ultimu stratu di saldatura. Quandu a cunnessione hè cumpleta, a corrente si assottiglia in una caduta temporizzata.
Modu à passi (saldatura "sincronizzata"). Per a saldatura à fusione di materiali à parete più spessa, tipicamente più grande di 0,083 pollici, a fonte di alimentazione per saldatura à fusione pò esse aduprata in modu sincronu o à passi. In modu sincronu o à passi, l'impulsu di corrente di saldatura hè sincronizatu cù a corsa, cusì u rotore hè stazionariu per una penetrazione massima durante l'impulsi di corrente alta è si move durante l'impulsi di corrente bassa. E tecniche sincrone utilizanu tempi d'impulsu più lunghi, di l'ordine di 0,5 à 1,5 secondi, paragunatu à u decimu o centesima di secondu di tempu d'impulsu per a saldatura convenzionale. Questa tecnica pò saldà efficacemente tubi di parete sottile di 0,154 "o 6" di spessore 40 gauge 40 cù spessore di parete di 0,154 "o 6". A tecnica à passi produce una saldatura più larga, rendendola tollerante ai guasti è utile per saldare parti irregolari cum'è raccordi per tubi à tubi induve ci ponu esse differenze in tolleranze dimensionali, qualchì disallineamentu o incompatibilità termica di i materiali. Stu tipu di saldatura richiede circa u doppiu di u tempu d'arcu di a saldatura convenzionale è hè menu adattatu per applicazioni di purezza ultra alta (UHP) per via di a cucitura più larga è ruvida.
Variabili programmabili. L'attuale generazione di fonti di putenza per saldatura hè basata nantu à microprocessori è almacena prugrammi chì specificanu valori numerichi per i parametri di saldatura per un diametru specificu (OD) è u spessore di u muru di u tubu da saldà, cumprese u tempu di spurgu, a corrente di saldatura, a velocità di viaghju (RPM)), u numeru di strati è u tempu per stratu, u tempu di impulsu, u tempu di discesa, ecc. Per e saldature di tubi orbitali cù filu di riempimentu aghjuntu, i parametri di u prugramma includeranu a velocità di alimentazione di u filu, l'ampiezza di l'oscillazione di a torcia è u tempu di permanenza, AVC (cuntrollu di a tensione di l'arcu per furnisce un spaziu di l'arcu costante) è a pendenza ascendente. Per eseguisce a saldatura à fusione, installate a testa di saldatura cù l'elettrodu adattatu è l'inserti di morsetti per tubi nantu à u tubu è richiamate u prugramma o u prugramma di saldatura da a memoria di a fonte di putenza. A sequenza di saldatura hè iniziata premendu un buttone o una chjave di u pannellu di membrana è a saldatura cuntinua senza intervenzione di l'operatore.
Variabili micca programmabili. Per ottene una qualità di saldatura consistente, i parametri di saldatura devenu esse cuntrullati attentamente. Questu hè ottenutu per via di a precisione di a fonte di alimentazione di saldatura è di u prugramma di saldatura, chì hè un inseme d'istruzzioni inserite in a fonte di alimentazione, custituite da parametri di saldatura, per saldà una dimensione specifica di tubu o pipa. Ci deve ancu esse un inseme efficace di standard di saldatura, chì specificanu i criteri di accettazione di a saldatura è un sistema di ispezione è di cuntrollu di qualità di a saldatura per assicurà chì a saldatura rispetta i standard concordati. Tuttavia, certi fattori è procedure diversi da i parametri di saldatura devenu ancu esse cuntrullati attentamente. Questi fattori includenu l'usu di boni equipaggiamenti di preparazione di l'estremità, buone pratiche di pulizia è di manipolazione, buone tolleranze dimensionali di tubi o altre parti da saldare, tipu è dimensione consistenti di tungstenu, gas inerti altamente purificati è attenzione à e variazioni di materiale. - alta temperatura.
I requisiti di preparazione per a saldatura di l'estremità di i tubi sò più critichi per a saldatura orbitale chè per a saldatura manuale. I giunti saldati per a saldatura orbitale di tubi sò generalmente giunti di testa quadrati. Per ottene a ripetibilità desiderata in a saldatura orbitale, hè necessaria una preparazione di l'estremità precisa, consistente è lavorata. Siccomu a corrente di saldatura dipende da u spessore di u muru, l'estremità devenu esse quadrate senza bave o smussi nantu à l'OD o l'ID (OD o ID), ciò chì darebbe risultati in spessori di muru diversi.
L'estremità di i tubi devenu esse inseme in a testa di saldatura in modu chì ùn ci sia micca un spaziu percepibile trà l'estremità di u giuntu di testa quadratu. Ancu s'è i giunti saldati cù picculi spazii ponu esse realizati, a qualità di a saldatura pò esse affettata negativamente. Più grande hè u spaziu, più hè prubabile chì ci sia un prublema. Un cattivu assemblaggio pò purtà à un fallimentu cumpletu di a saldatura. E seghe per tubi fabbricate da George Fischer è altri chì taglianu u tubu è affrontanu l'estremità di i tubi in a stessa operazione, o i torni portatili per a preparazione di l'estremità cum'è quelli fabbricati da Protem, Wachs è altri, sò spessu usati per fà saldature orbitali à estremità lisce adatte per a machinazione. E seghe troncatrici, e seghe à metalli, e seghe à nastro è i tagliatubi ùn sò micca adatti per questu scopu.
In più di i parametri di saldatura chì furniscenu putenza per saldà, ci sò altre variabili chì ponu avè un effettu prufondu nantu à a saldatura, ma ùn facenu micca parte di a prucedura di saldatura attuale. Questu include u tipu è a dimensione di u tungstenu, u tipu è a purità di u gas utilizatu per prutege l'arcu è purgà l'internu di u giuntu di saldatura, a portata di gas utilizata per a spurgazione, u tipu di testa è a fonte di alimentazione utilizata, a cunfigurazione di u giuntu è qualsiasi altra infurmazione pertinente. Chjamemu queste variabili "non programmabili" è li registremu in u prugramma di saldatura. Per esempiu, u tipu di gas hè cunsideratu una variabile essenziale in a Specificazione di a Prucedura di Saldatura (WPS) per chì e prucedure di saldatura sianu conformi à u Codice di Caldaie è Recipienti à Pressione ASME Sezione IX. I cambiamenti in u tipu di gas o in e percentuali di miscela di gas, o l'eliminazione di a spurgazione ID richiedenu a rivalidazione di a prucedura di saldatura.
Gas di saldatura. L'acciaio inox hè resistente à l'ossidazione di l'ossigenu atmosfericu à temperatura ambiente. Quandu hè riscaldatu à u so puntu di fusione (1530 ° C o 2800 ° F per u ferru puru) hè facilmente ossidatu. L'argon inerte hè più comunemente adupratu cum'è gas di prutezzione è per purgà i giunti saldati interni attraversu u prucessu GTAW orbitale. A purezza di u gas in relazione à l'ossigenu è l'umidità determina a quantità di decolorazione indotta da l'ossidazione chì si verifica nantu à o vicinu à a saldatura dopu a saldatura. Se u gas di purga ùn hè micca di a più alta qualità o se u sistema di purga ùn hè micca cumpletamente senza perdite in modu chì una piccula quantità d'aria si perde in u sistema di purga, l'ossidazione pò esse di culore verde acqua chjaru o bluastru. Benintesa, nisuna pulizia darà cum'è risultatu a superficia nera croccante comunemente chjamata "dulce". L'argon di qualità di saldatura furnitu in cilindri hè puru à 99,996-99,997%, secondu u fornitore, è cuntene 5-7 ppm di ossigenu è altre impurità, cumprese H2O, O2, CO2, idrocarburi, ecc., per un totale di 40 ppm un massimu. L'argon d'alta purità in un cilindru o l'argon liquidu in un Dewar pò esse 99,999% puru o 10 ppm d'impurità totali, cù un massimu di 2 ppm d'ossigenu. NOTA: I purificatori di gas cum'è Nanochem o Gatekeeper ponu esse aduprati durante a spurgazione per riduce i livelli di contaminazione à a gamma di parti per miliardu (ppb).
cumpusizione mista. E miscele di gas cum'è 75% eliu / 25% argon è 95% argon / 5% idrogenu ponu esse aduprate cum'è gas di prutezzione per applicazioni speciali. E duie miscele anu pruduttu saldature più calde di quelle fatte cù e stesse impostazioni di prugramma cum'è l'argon. E miscele d'eliu sò particularmente adatte per a massima penetrazione per saldatura à fusione nantu à l'acciaiu à u carbone. Un consulente di l'industria di i semiconduttori sustene l'usu di miscele d'argon / idrogenu cum'è gas di prutezzione per applicazioni UHP. E miscele d'idrogenu anu parechji vantaghji, ma ancu alcuni svantaghji serii. U vantaghju hè chì produce una pozza più umida è una superficia di saldatura più liscia, chì hè ideale per implementà sistemi di consegna di gas à pressione ultra alta cù una superficia interna u più liscia pussibule. A presenza di idrogenu furnisce una atmosfera riducente, dunque se tracce d'ossigenu sò presenti in a miscela di gas, a saldatura risultante apparirà più pulita cù menu scolorimentu chè una concentrazione d'ossigenu simile in argon puru. Questu effettu hè ottimale à circa 5% di cuntenutu d'idrogenu. Alcuni utilizanu una miscela di 95/5% argon / idrogenu cum'è purga ID per migliurà l'aspettu di u cordone di saldatura internu.
U cordone di saldatura chì usa una mistura d'idrogenu cum'è gas di prutezzione hè più strettu, eccettu chì l'acciaio inox hà un cuntenutu di zolfu assai bassu è genera più calore in a saldatura chè a stessa impostazione di corrente cù argon senza mischju. Un svantaghju significativu di e miscele d'argon/idrogenu hè chì l'arcu hè assai menu stabile chè l'argon puru, è ci hè una tendenza à a deriva di l'arcu, abbastanza severa da causà una misfusione. A deriva di l'arcu pò sparisce quandu si usa una fonte di gas mischju diversa, ciò chì suggerisce chì pò esse causata da contaminazione o da una miscelazione scarsa. Siccomu u calore generatu da l'arcu varia cù a cuncentrazione d'idrogenu, una cuncentrazione costante hè essenziale per ottene saldature ripetibili, è ci sò differenze in u gasu imbuttigliatu premischiatu. Un altru svantaghju hè chì a durata di vita di u tungstenu hè assai ridutta quandu si usa una mistura d'idrogenu. Mentre chì a ragione di u deterioramentu di u tungstenu da u gasu mischju ùn hè stata determinata, hè statu signalatu chì l'arcu hè più difficiule è u tungstenu pò avè bisognu di esse rimpiazzatu dopu una o duie saldature. E miscele d'argon/idrogenu ùn ponu esse aduprate per saldà l'acciaio à u carbone o u titaniu.
Una caratteristica distintiva di u prucessu TIG hè chì ùn cunsuma micca elettrodi. U tungstenu hà u puntu di fusione più altu di qualsiasi metallu (6098 ° F; 3370 ° C) è hè un bon emettitore di elettroni, ciò chì u rende particularmente adattatu per l'usu cum'è elettrodu micca cunsumabile. E so proprietà sò migliurate aghjunghjendu u 2% di certi ossidi di terre rare cum'è ceria, ossidu di lantaniu o ossidu di torio per migliurà l'iniziu di l'arcu è a stabilità di l'arcu. U tungstenu puru hè raramente adupratu in GTAW per via di e proprietà superiori di u tungstenu ceriu, in particulare per l'applicazioni GTAW orbitali. U tungstenu torio hè adupratu menu chè in u passatu perchè sò in qualchì modu radioattivi.
L'elettrodi cù una finitura lucida sò di dimensioni più uniformi. Una superficia liscia hè sempre preferibile à una superficia ruvida o inconsistente, postu chì a cunsistenza in a geometria di l'elettrodu hè critica per risultati di saldatura uniformi è consistenti. L'elettroni emessi da a punta (DCEN) trasferiscenu u calore da a punta di tungstenu à a saldatura. Una punta più fina permette di mantene a densità di corrente assai alta, ma pò risultà in una durata di vita di u tungstenu più corta. Per a saldatura orbitale, hè impurtante macinà meccanicamente a punta di l'elettrodu per assicurà a ripetibilità di a geometria di u tungstenu è a ripetibilità di a saldatura. A punta smussata forza l'arcu da a saldatura à u listessu puntu nantu à u tungstenu. U diametru di a punta cuntrolla a forma di l'arcu è a quantità di penetrazione à una corrente particulare. L'angulu di conicità influenza e caratteristiche di corrente/tensione di l'arcu è deve esse specificatu è cuntrullatu. A lunghezza di u tungstenu hè impurtante perchè una lunghezza cunnisciuta di tungstenu pò esse aduprata per stabilisce u spaziu di l'arcu. U spaziu di l'arcu per un valore di corrente specificu determina a tensione è dunque a putenza applicata à a saldatura.
A dimensione di l'elettrodu è u so diametru di punta sò scelti secondu l'intensità di a corrente di saldatura. Se a corrente hè troppu alta per l'elettrodu o a so punta, pò perde metallu da a punta, è l'usu di elettrodi cù un diametru di punta troppu grande per a corrente pò causà deriva di l'arcu. Specificemu i diametri di l'elettrodi è di a punta per u spessore di u muru di u giuntu di saldatura è usemu un diametru di 0,0625 per quasi tuttu finu à un spessore di muru di 0,093″, à menu chì l'usu ùn sia cuncipitu per esse adupratu cù elettrodi di diametru di 0,040″ per a saldatura di picculi cumpunenti di precisione. Per a ripetibilità di u prucessu di saldatura, u tipu è a finitura di u tungstenu, a lunghezza, l'angulu di conicità, u diametru, u diametru di a punta è u spaziu di l'arcu devenu esse tutti specificati è cuntrullati. Per l'applicazioni di saldatura di tubi, u tungstenu ceriu hè sempre cunsigliatu perchè questu tipu hà una durata di serviziu assai più longa chè altri tipi è hà eccellenti caratteristiche di accensione di l'arcu. U tungstenu ceriu ùn hè micca radioattivu.
Per più infurmazione, cuntattate Barbara Henon, Responsabile di e Publicazioni Tecniche, Arc Machines, Inc., 10280 Glenoaks Blvd., Pacoima, CA 91331. Telefono: 818-896-9556. Fax: 818-890-3724.